Как известно, матрицей, с которой отпечатываются белки, служит дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). В структуре, которую обычно сравнивают с телеграфной лентой, записана инструкция, в какой последовательности должны нанизываться аминокислотные звенья, составляющие белковую молекулу. Подобная аналогия не случайна.
ДНК, как и белок, — полимер. Только составлен он не из аминокислот, а из азотистых оснований. Азотистых звеньев в цепочке ДНК тоже много — до 10 миллионов. Но типов их всего четыре: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г), цитозин (Ц). До чего же экономна природа в своих творениях! И уж если азбука Морзе, оперирующая всего двумя символами (точка, тире), способна передавать любую информацию, можно себе представить, сколь богатые возможности таит в себе химический шифр наследственности. Как же ДНК программирует постройку белка?
Каждая из 20 с лишним аминокислот кодируется в ДНК трехбуквенным «словом». Правда, в построении белка ДНК участвует косвенно, «по почте» — через курьера. В качестве «нарочного» подвизается рибонуклеиновая кислота (РНК). Отштампованная по ДНК, она называется матричной — сокращённо мРНК — и представляет собой самый настоящий оттиск, снятый с ДНК. Вернее, синтезированный клеткой из мономеров, плавающих вокруг ДНК в водной среде. Он тоже составлен из звеньев четырёх типов. Причём каждое звено мРНК подгоняется к соответствующему звену ДНК очень точно, как линотипная отливка к матрице. Известно, что такими структурными антиподами являются аденин и тимин, гуанин и цитозин. Стало быть, если матрицей служит слово ГГГ, то отпечатком окажется ЦЦЦ, если ЦГГ, то ГЦЦ и так далее. Правда, если матрицей служит ААА, то на мРНК появится не ТТТ, а УУУ. Перед нами инициалы урацила. Это основание похоже на тимин. Но в отличие от него не входит в состав ДНК. Зато в состав мРНК — да. И азбука мРНК состоит из таких четырёх букв: А, Г, Ц и У. Строгое соответствие пар Г—Ц и А—У вынуждает мРНК однозначно, без разночтений, передавать депешу с командами ДНК на стройплощадку, где монтируется молекула белка.
Итак, в клеточном хозяйстве царит строжайшая, поистине воинская дисциплина. Уж коли матрицей служило ААА, то слепком с него на мРНК будет именно УУУ, а не какой-нибудь иной кодовый знак (кодон). И этот кодон водрузит на предписанное структурой ДНК место в возводимой молекуле белка совершенно определённую аминокислоту — фенилаланин. Не пролин, не серин, не валин, не прочую из остальных двух десятков аминокислот, а именно фенилаланин.
А теперь представьте: в это царство гармонии и порядка вдруг прокрался диверсант. Пусть даже просто анархист, игнорирующий непреложные законы биосинтеза. На такую неблаговидную роль вполне способен дейтерий. Быть может, его подрывная деятельность и не приведёт к катастрофе. Но какой-то след, бесспорно, оставит, И видимо, печальный. Дело в том, что взаимно однозначное соответствие между парами азотистых оснований обеспечивается водородными связями, которые, подобно абордажным крючьям или, если угодно, железнодорожным замкам-сцеплениям, соединяют в процессе биосинтеза А с У, А с Т и Г с Ц. Например, между аденином и урацилом перебрасываются два таких мостика. Между аденином и тимином тоже два. Зато между гуанином и цитозином — три… Третий мостик образуется благодаря тому, что молекула гуанина, будучи весьма похожей на молекулу аденина, тем не менее отличается от неё. Разница вроде бы небольшая — там, где у аденина сиротливо притулился один-единственный атом водорода, у гуанина имеется атом азота с двумя водородными атомами. Именно этой группой один из атомов водорода выставляется настолько далеко вперёд, что становится возможной мостиковая связь с атомом кислорода, принадлежащим молекуле цитозина.
Большинство мостиков переброшено от водорода к кислороду или к азоту. Между тем известно, что дейтерий с кислородом и азотом даёт более прочную химическую связь, чем протий. Правда, водородные связи имеют несколько иную природу, чем обычные химические. Но если вместо протиевых связей появятся незваные дейтериевые, не исключено, что они могут оказаться либо чересчур шаткими мостками, либо чересчур цепкими крючьями. При любом варианте скорость химического взаимодействия изменится — вот только в лучшую ли сторону? А может быть — почём знать? — это приведёт и к генетической опечатке, которая будет размножаться многомиллионными тиражами белковых молекул…
